DE10152737A1

DE10152737A1 - Geräuscharmer Transmissionsaufbau und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10152737A1
Application number: DE10152737A
Authority: DE
Inventors: Adrian Ungvari; Binod K Agrawal; Sachim M Harwalkar
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2003-02-13
Also published as: GB0125700D0; GB2368326A; US20020062704A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen geräuscharmen Antrieb, bei dem vorgesehen ist, ein Antriebsungleichgewicht auszurichten, so dass eine resultierende Vibration und Geräusch, wahrgenommen durch Fahrzeuginsassen, verringert bzw. unterbunden sind. Die Erfindung stellt eine Verringerung des Ungleichgewichts in dem System bereit, indem sie einen theoretischen zentralen Zylinder für sämtliche Transmissionsbestandteile von dem Getriebe oder dem Schaltgetriebe zu der Achse bereitstellt. Auf dieser theoretischen Mittenlinie wird jeder Bestandteil gemessen und durch eine spezielle Konstruktion oder durch maschinelles Bearbeiten und durch Toleranzabgleich gemessen und kontrolliert, um ein optimales Minimum für das Transmissionsungleichgewicht zu erzielen, was zur Folge hat, dass die Vibration der Transmission und das Geräusch, die durch Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden, verringert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein geräuscharmes Transmissionssystem zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung des Systems. Diese Erfindung ist mit Vorteil einsetzbar bei einem Hinterradantrieb, bei einem Vierradantrieb und bei einem Allradantrieb von Fahrzeugen, bei denen die Antriebswelle gepaart mit einer Achse vorliegt, für ein Getriebe oder für ein Verteilergetriebe. Diese Anwendung basiert auf der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/243 829, eingereicht am 27. Oktober 2000, mit dem Titel "A Quiet Drive-±ine System and Method for Producing the Same".
In herkömmlichen Kraftfahrzeug-Transmissionssystemen ist ein Antriebswellenflansch mit einem Achsflansch verschraubt, um Drehmoment von entweder dem Getriebe oder dem Verteilergetriebe auf die Antriebswelle oder von der Antriebswelle auf die Achse zu übertragen. Das Getriebe, das Verteilergetriebe, die Achse und die Antriebswellenflansche drehen sich über einen Bereich hoher Drehzahlen während des Betriebs des Kraftfahrzeugs.
Wenn das Schwerkraftzentrum ausgehend von der Drehmittenlinie der sich drehenden Bauteile stark variiert, werden in das Transmissionssystem Ungleichgewichte eingeführt, die für Fahrzeuginsassen unangenehmes Geräusch erzeugen. Indem sichergestellt wird, dass die Schwerkraftzentrum verschiedenen Elemente im wesentlichen kolinear zueinander verlaufen sowie kolinear zur Mittenlinie des Transmissionssystems, werden ein Ungleichgewicht und das daraus resultierende unangenehme Geräusch verringert.
Herkömmliche Kraftfahrzeug-Antriebszugflansche, wie etwa diejenigen, die für eine Befestigung mit einem Universal- oder Konstantgeschwindigkeitsgelenk vorgesehen sind, werden typischerweise mit einem zentralen Loch für die spätere maschinelle Bearbeitung gegossen oder geschmiedet. Die Mittenlinie des Guss- oder Schmiedelochs legt die Mittenlinie dieses speziellen Teils ungeachtet des Schwerkraftzentrums fest. Spätere maschinelle Bearbeitungsvorgänge führen dazu, dass der Durchmesser größer gebohrt wird, oder dass Maschinengewindegänge in die Innenseite dieses gegossenen oder geschmiedeten Lochs geschnitten werden, damit das Teil an den übrigen Bestandteilen des Transmissionssystems angebracht werden kann.
In ähnlicher Weise werden gegossene und geschmiedete Achs- und Verteilergetrieberitzel maschinell ungeachtet Ungleichgewichten in der Ritzelwelle aufgrund von nicht perfekten Oberflächen maschinell bearbeitet, die nicht maschinell bearbeitet sind und aufgrund anderer Ungleichgewichtsquellen. Diese Oberflächen können Räume zwischen den Lagerhalterungsflächen und der Steuerwelle enthalten, durch die das Ritzel mit dem Antriebswellenflansch zur Flucht gebracht wird. Getriebeabtriebswellen und ihre zugehörigen Antriebswellengleitgelenke werden außerdem ungeachtet Ungleichgewichten hergestellt, die durch ungleichmäßige Oberflächen hervorgerufen werden, die aus funktionellen Gründen nicht maschinell bearbeitet werden müssen.
Jedes unterschiedliche Bestandteil in dem Transmissionssystem wird ungeachtet seines eigenen Ungleichgewichts und ungeachtet des Ungleichgewichts der Gesamteinheit von Teilen hergestellt. Die Teile werden daraufhin in einem Transmissionssystem mit dem Ergebnis zusammengebaut, dass das Systemungleichgewicht aus sämtlichen einzelnen Ungleichgewichten besteht bzw. zusammengesetzt ist. Dies führt nicht nur zu Systemungleichgewichten, vielmehr führt es auch zu stark variierenden Ungleichgewichtseigenschaften von Fahrzeug zu Fahrzeug.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine geräuscharme Transmission für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die in das System, das die Transmission enthält, zu einem geringeren Ungleichgewicht beiträgt.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Mit anderen Worten verringert die Erfindung das Ungleichgewicht in dem System, indem ein theoretisch zentraler Zylinder für den gesamten Transmissionsaufbau bereitgestellt wird, ausgehend vom Getriebe oder dem Verteilergetriebe auf die Achse. Der zentrale Zylinder legt ein Volumen fest, innerhalb welchem das Schwerkraftzentrum des Teils zu liegen kommt. Dieser Durchmesser spiegelt eine konstruktive Entscheidung für akzeptable Ungleichgewichtspegel wieder. Dieser zentrale Zylinder ist bestimmt durch Gleichgewichtsradien, die sich ausgehend von den diskreten Mittenlinien der Getriebeabtriebswelle, dem Verteilergetriebe, der Antriebswelle und der Achse erstrecken. Auf dieser theoretischen Mittenlinie werden sämtliche Ungleichgewichte gemessen und gesteuert aufgrund einer speziellen Konstruktion durch maschinelles Bearbeiten und durch einen Toleranzabgleich, um ein optimales minimales Transmissionsungleichgewicht und eine daraus resultierende Transmissionsvibration sowie durch Fahrzeuginsassen wahrgenommenes Geräusch zu erzielen.
Herkömmlicherweise werden Löcher gebohrt und/oder Oberflächen werden maschinell entsprechend den Erfordernissen für das Zentrum des Schwerkraftausgleichs maschinell bearbeitet. Dieses optimale Minimum variiert abhängig von zahlreichen Variablen, einschließlich den Materialien, die in der Transmission und dem Fahrzeug zum Einsatz kommen, der Konstruktion der Transmission, der Auslegung des Fahrzeugs, abhängig vom Fahrzeug, abhängig von der Empfindlichkeit der Kunden auf Geräusch, und abhängig von den Kosten, die ein Kraftfahrzeughersteller bereit ist, zu investieren, um das Geräusch in einem bestimmten Fahrzeug zu verringern. Durch Steuern von Merkmalen und Oberflächen derart, dass das Schwerkraftzentrum sämtliche sich drehender Bestandteile in einem zentralen Transmissionszylindervolumen zu liegen kommt, entwickelt die Erfindung ein System, das Ungleichgewicht verringert und kontrolliert. Dieser zentrale Zylinder ist durch Ungleichgewichtsradien festgelegt, die das Ungleichgewicht auf ein optimales Minimum verringern.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Achse entlang dem Antriebswellenflansch unter Darstellung der Beziehung eines Ritzels, einer Ritzelmutter, eines Achsflansches, eines Achsantriebsflansches sowie weiterer Achsenbestandteile;
Fig. 2 eine Schnittansicht einer Ritzelwelle unter Darstellung der Differenz zwischen den Gleichgewichtsradien;
Fig. 3 eine Schnittansicht eines Achsflansches unter Darstellung der Differenz zwischen den Gleichgewichtsradien;
Fig. 4 eine Schnittansicht einer Ritzelmutter unter Darstellung der Differenz zwischen den Gleichgewichtsradien; und
Fig. 5 den Spalt zwischen der geometrischen Mittenlinie und der Schwerkraftachse (cg).
Unter Bezug auf die Zeichnungen ist in Fig. 1 ein geräuscharme Transmission gezeigt und allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Transmission 10 besteht aus einem Differentialritzel 12, das mit der Ritzelwelle 14 integral gebildet ist. Die Ritzelwelle 14 ist in dem Achsflansch 16 getragen, der einen länglichen rohrförmigen Abschnitt 18 aufweist, der sich entlang der Längenerstreckung der Ritzelwelle 14 erstreckt, und der an seinem oberen Ende 20 in Kontakt mit einer Dichtung 22 steht.
Der Achsflansch 16 weist einen Fußabschnitt 17 in Ringform auf, der vergrößert ausgeführt ist, um einen offenen Raum 24 für die Ritzelmutter 26 bereitzustellen.
Ein Antriebswellenflansch 28 ist koaxial auf der Ritzelwelle 14 mit dem Achsflansch 16 fluchtend getragen. Sowohl der Achsflansch 16 wie der Antriebswellenflansch 28 fluchten mit der geometrischen Mittenlinie 32 für die Welle 14 und verlaufen parallel zu dieser Mittenlinie.
Die Schwerkraftmittenachse der Ritzelwelle 14 ist in Fig. 2 mit 34 bezeichnet. Die radiale Versetzung der Schwerkraftachse relativ zu der geometrischen Mirtenlinie ist in Fig. 2 und 5 bei 35 gezeigt.
Der Achsflansch 16 ist in Fig. 3 als einen rohrförmigen Abschnitt IS zum Tragen der Ritzelwelle 14 und des Faßabschnitts 17 aufweisend gezeigt. Die geometrische Mitte des Achsflansches 16 ist im geometrischem Zentrum 38 gezeigt und die radiale Versetzung von ihrem Schwerkraftzentrum 39 ist bei 40 beabstandet von der geometrischen Mitte 38 gezeigt.
Die Ritzelmutter 26 ist in Fig. 4 mit einer geometrischen Mitte 42 und einer radialen Versetzung 44 von ihrem Schwerkraftzentrum 43 gezeigt.
In Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird jedes der vorstehend erläuterten Bestandteile, einschließlich der Ritzelwelle 14, dem Achsflansch 16 und der Ritzelmutter 26 untersucht, um ihr jeweiliges Schwerkraftzentrum 34, 39 und 43 zu ermitteln. Toleranzen werden für jedes Teil aufgestellt, um für diesen Bestandteil zentriert um seine geometrische Mittenlinie einen zulässigen Zylinder zu definieren, innerhalb welchem das Schwerkraftzentrum angeordnet werden muss. Der Antriebswellenflansch 28 kann außerdem mit in die Liste der Bestandteile aufgenommen werden, zusätzlich zur Ritzelwelle 14, dem Achsflansch 16 und der Ritzelmutter 26, um die Erfindung in vollem Umfang zur Wirkung zu bringen.
Wenn die Teile zwischen ihrem geometrischen Zentrum und dem Schwerkraftzentrum innerhalb zulässiger Toleranzen keine radiale Versetzung zeigen, wird als nächstes die Lage des Schwerkraftzentrums eingestellt. Der Durchmesser des zulässigen Schwerkraftzentrumzylinders für jedes Teil wird so gewählt, dass dann, wenn sie montiert bzw. zusammengebaut sind, das resultierende Schwerkraftzentrum innerhalb einer akzeptablen Abweichung von der Drehachse 32 für den Gesamtaufbau liegt.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird das Ungleichgewicht in dem System verringert, indem ein theoretischer zentraler Zylinder für das gesamte Transmissionssystem vom Getriebe oder dem Verteilergetriebe bis zu der Achse festgelegt wird. Dieser zentrale Zylinder ist definiert durch Gleichgewichtsradien, die sich ausgehend von den diskreten Mittenlinien der Getriebeabtriebswelle, dem Verteilergetriebe, der Antriebswelle und der Achse erstrecken. Auf diesen theoretischen Mittenlinien werden sämtliche Ungleichgewichte durch spezielle Konstruktion, maschinelles Bearbeiten und Toleranzabgleich gemessen und kontrolliert bzw. gesteuert, um ein optimales minimales Transmissionsungleichgewicht zu erzielen und damit eine minimale Transmissionsvibration und ein minimales Geräusch, die durch Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden. Löcher werden gebohrt und Oberflächen werden maschinell bearbeitet entsprechend den Erfordernissen für den Toleranzabgleich des Schwerkraftzentrums. Dieses optimale Minimum variiert abhängig von zahlreichen Variablen, einschließlich den Materialien, die in der Transmission und dem Fahrzeug zum Einsatz kommen, der Konstruktion der Transmission, der Konstruktion des Fahrzeugs, abhängig vom Fahrzeug, abhängig von der Empfindlichkeit des in Betracht gezogenen Kunden gegenüber Geräusch und abhängig von den Kosten, die ein Kraftfahrzeughersteller bereit ist, zu investieren, um Geräusch in einem bestimmten Fahrzeug zu verringern, indem diese Merkmale und Oberflächen so kontrolliert bzw. gesteuert werden, dass das Schwerkraftzentrum sämtliche sich drehender Bestandteile innerhalb des Transmissionsmittenlinien-Zylindervolumens gehalten wird. Die Erfindung stellt damit ein System bereit, das Ungleichgewichte verringert und kontrolliert.
Die Erfindung ist vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert worden. Dem Fachmann erschließen sich zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, die durch die Ansprüche festgelegt ist.

Claims

1. Geräuscharme Transmission für Kraftfahrzeuge, aufweisend:
Eine Antriebswelle mit einer Welle und einem hinteren Antriebswellenflansch,
eine Achse, die betriebsmäßig mit dem Antriebswellenflansch durch einen Achsflansch verbunden ist, wobei die Achse außerdem ein Ritzel und eine Ritzelmutter aufweist,
und einen zentralen Transmissionszylinder, der definiert ist durch Gleichgewichtsradien um die Mirtenlinie der Antriebswelle und der Achse, wobei das zentrale Transmissionsvolumen ein Volumen festlegt, innerhalb welchem die Schwerkraftzentren der Transmissionsabtriebswelle sowie sämtlicher sich drehender Bestandteile der Antriebswelle und der Achse zu liegen kommen, wobei der Gleichgewichtsradius ein Wert ist, durch den die Transmissionsvibration auf ein optimales Minimum verringert wird.

2. Verfahren zur Herstellung einer geräuscharmen Transmission für ein Fahrzeug, aufweisend die Schritte:
Bereitstellen einer Ungleichgewichtstoleranz für zumindest ein sich drehendes Bestandteil einer Transmission, das eine Drehachse aufweist,
Definieren eines zentralen Transmissionsvolumens, das ein Volumen um die Mittenlinie der Antriebswelle und eine Achse festlegt, wobei das zentrale Transmissionsvolumen ein Volumen innerhalb des Ungleichgewichtstandards darstellt, wobei zumindest ein optimaler minimaler Ungleichgewichtsstandard bereitgestellt wird, um Vibrationen optimal zu verringern.

3. Geräuscharme Transmission für Kraftfahrzeuge, aufweisend:
eine Antriebswelle mit einer Ritzelwelle und einem hinteren Antriebswellenflansch,
eine Ritzelmutter, die betriebsmäßig mit dem Antriebswellenflansch durch einen Achsflansch verbunden ist,
und einen zentralen Transmissionszylinder, der definiert ist durch Gleichgewichtsradien um die Mittenlinie der Antriebswelle und der Ritzelwelle, wobei das zentrale Transmissionsvolumen ein Volumen festlegt, innerhalb welchem die Schwerkraftzentren der Getriebeabtriebswelle sowie sämtlicher sich drehender Bestandteile der Antriebswelle und der Achse zu liegen kommen, wobei der Gleichgewichtsradius ein Wert ist, durch den die Transmissionsvibration auf ein optimales Minimum verringert wird.